桥式抓斗卸船机卸料系统的研制和特点分析

桥式抓斗卸船机卸料系统的研制和特点分析
张平
【摘要】对卸船机卸料系统的各种形式进行了分析,提供了卸料系统设计的参考方案.
【期刊名称】《港口装卸》
【年(卷),期】2015(000)001
【总页数】4页(P4-7)
【关键词】卸船机;卸料系统;分析
【作者】张平
【作者单位】泰富重装集团有限公司上海分公司
【正文语种】中文
散货装卸作业中，桥式抓斗卸船机是最常用的装卸机械之一，也是构造形式最为复杂的机型。

卸船机作业时，抓斗抓取船舱内的物料，提升至机内卸料漏斗的上方抛料。

物料通过卸料系统传送至地面皮带机转运至后方堆场，也可传送至车、船等其他运输工具转运他处。

卸船机处于整个物料转运系统的重要环节，卸料系统的设计必须适应系统整体布置的要求。

每个码头的皮带机及其廊道的布置各不相同，与之相适应的卸料系统也各不相同。

因此，在不同的码头上，几乎找不到完全相同的卸船机。

码头廊道布置中，根据系统转运物料的需要，通常安排1～2条皮带机，偶尔也有3条甚至4条皮带机。

笔者以2条皮带机布置作探讨对象。

卸船机的卸料系统通常由接料漏斗、接料板、侧挡风板、后挡风门、支承称重装置、振动给料机或皮带给料机、分叉漏斗、导料缓冲装置、除尘装置等组成(见图1)。

接料漏斗由漏斗结构、振动电机、斗门装置、耐磨衬板等组成。

1.1 漏斗结构
漏斗结构的主体由钢板围成。

料斗容积一般为5～6倍抓斗容量。

斗体中部外侧设置不规则工字型支承梁，架设在支承装置上，也有把支承梁设置在斗体上部的(见
图2)。

斗体上口根据抓斗打开时不洒料，抓斗晃动不会碰挡风板的原则决定具体
尺寸。

斗口海侧设置接料板支座，陆侧根据需要设置固定或活动挡风板。

左右两侧设置固定的侧挡风板。

料斗内靠近斗口附件设有格栅。

格栅按物料的粒度决定其格栅孔的大小，既不能堵料又不能让大块物料进入输料系统。

格栅上可设活动人孔，方便维修人员进入。

格栅可以直接焊接在斗体结构上，增加斗体的刚度，也可以在斗体上另设工字梁，格栅架设在工字梁上，方便维修和更换。

1.2 振动电机
为防止物料在料斗壁上的堆积，在除了斗门侧外的其他3处斗壁上各安装1个振
动电机。

积料通常发生在料斗下部，故而振动电机布置在斗体下部的1/3～1/4处。

振动电机的偏心块引起的激振力通过电机支座传递至斗壁上，使集聚在斗壁上的物料振散，防止积料。

电机支座与料斗的联结必须保证一定的面积，以便使激振力传递顺畅。

面积过小容易引起振动电机早期损坏。

为防止振动电机意外掉落，采用特殊的防松螺栓副(如施必劳螺母)，加装定位楔块，还可以加装防坠落系缆。

用钢丝绳或链条系在电机的吊耳和料斗之间，以免电机坠落引起伤害事故。

1.3 防堵横梁
为了使物料能够顺利下泄，斗壁与水平面的夹角必须大于物料的安息角，一般设计成≥60°，即可满足多数常用的煤炭和矿石的需求。

为了缓解抓斗抛料对料斗卸料
口的直接冲击，除了安装格栅起到缓冲作用外，在料斗中部还设置一条伞形横梁，
阻挡物料的直接冲击，防止物料在料斗口的堆积。

伞形横梁的边缘到斗壁的距离，以稍大于卸料口的宽度为宜。

1.4 耐磨衬板
物料在斗壁上滑动下落，必然使斗壁磨损严重。

在斗壁上安装耐磨衬板，可以有效地保护料斗。

按物料的类型、使用时间、气候条件等实际情况，分别采用普通钢板、不锈钢板、铸钢、高硬度钢板、陶瓷复合衬板等各种材料，制作成不同厚度的衬板，满足抗磨的要求。

衬板不仅要经用耐磨，还须与物料相适应，使摩擦系数尽量减小。

衬板在斗壁上的安装，可以直接焊接，也可在衬板上开沉孔，用沉头螺钉固定在斗壁上，还可以用焊接螺柱焊在衬板的反面，螺柱穿进斗壁后用螺母固定。

用钢板直接焊在斗壁上，虽然工艺简单，但在物料的冲击下，容易脱落。

衬板一旦掉入皮带机上，会造成皮带撕裂的严重后果，故一般不建议采用。

用沉头螺钉固定衬板，虽然增加了加工量和紧固件，但定位可靠，安全性好。

然而沉孔在衬板上占据了一定的空间，减小了衬板的有效厚度。

当衬板磨损到沉头螺钉的头部时，就必须及时更换，以防脱落。

这样就会减少衬板的使用寿命。

采用专用工艺，将螺柱焊接在衬板上，可以充分利用衬板的厚度，以延长衬板的使用寿命。

当然，螺柱的加工和焊接相应增加了制作成本。

设计时，根据不同的实际情况决定采用何种固定衬板的方法。

1.5 斗门装置
在料斗的出料口，装有可调节出料口开口大小的斗门装置，用以控制物料的下泄量。

斗门的上下移动，可通过电动推杆的推拉来实现，也可采用驱动齿轮推动斗门上的齿条来控制。

电动推杆控制结构简单，动作方便，但在两条导轨内的滚轮受力不均匀时易使斗门倾斜而产生卡阻现象。

选择电动推杆时应适当加大推力以避免卡阻。

采用齿条驱动，两根齿条安装在斗门左右两侧，受力相对均匀，斗门不容易偏斜。

齿轮齿条的加工安装，必须保证一定的精度。

使用期间如果保养工作不及时，齿轮与齿条之间积灰过多，容易卡死。

按生产流程的要求，斗门装置还可采用转动斗门的形式。

2个扇形转动斗悬挂在料斗下方，用电动推杆控制其开口大小来获得所需的物料下泄量。

下方可以是皮带机，也可以直接卸至车辆上再作转运。

抓斗卸料时经过料斗与船舷之间的空隙，洒落的物料会造成污染浪费，严重的还会堵塞河道。

在此位置必须设置接料板装置。

该装置可做成下排式，也可做成回收式。

2.1 下排式接料板
下排式接料板(见图3)采用两侧带边的平面板。

工作时，电动推杆将接料板推出至
工作位置。

散料下落到接料板上，直接滑落至船舱内回收。

不工作时，电动推杆拉回，将接料板收回至岸线范围内，避免与船碰撞。

此形式结构简单，造价低。

下排式接料板亦可采用钢丝绳驱动。

2.2 回收式接料板
回收式接料板(见图4)的接料部分做成斗状，散料积聚在斗内。

驱动装置收放钢丝
绳控制接料板的状态。

传感器检测到散料积聚到一定数量后，驱动装置通过钢丝绳拉起接料板，将散料倒入料斗内。

接料板及钢丝绳能承受与抓斗相适应重量物料的冲击载荷。

接料板与斗口之间既要防止互相干涉，又要防止漏料和物料堆积。

下排式接料板结构简单，受力小，用电动推杆就能实现伸缩动作，但散料下落至船舱的过程中，极易产生扬尘。

若风力稍大，很容易被吹落。

回收式接料板回收散料的效果优于下排式，但自重更大，驱动机构和钢丝绳、滑轮组等组成更为复杂的系统。

3.1 侧挡风板
斗口两侧设置挡风板，防止物料外洒。

侧挡风板上设置钢门，方便人员进入维修、
清扫等。

防尘的喷淋装置可设置在侧挡风板上。

有的接料板或后挡风门的滑轮组安装在侧挡风板上，则结构需要作局部加强。

3.2 后挡风门
除了卸料系统布置在靠近陆侧门框处，海侧有足够的空间可以让抓斗不经过料斗即可放至地面的情况外，后挡风门可以做成固定形式。

绝大多数情况都需要将抓斗和清舱设备越过料斗上方后放至地面。

为减小起升高度，需把后挡风门做成可活动开启的形式。

开启式后挡风门根据需要可以设计成后翻式、伸缩式、下降式、转动式等。

3.2.1 后翻式挡风门
后翻式挡风门下方用销轴连接在料斗的斗口，可以用钢丝绳系统开闭，也可以用电动推杆开闭。

2种形式都要注意控制挡风门下部与料斗的间隙，太大容易漏料，太小容易造成干涉。

3.2.2 伸缩式挡风门
伸缩式挡风门用防水尼龙帆布安装在可伸缩的支架上，由钢丝绳拉动。

通过伸缩架的上下升降运动实现开闭动作。

由于采用尼龙帆布作为挡风材料，重量减轻，驱动绞车的功率相应减小。

因为同样原因，耐磨抗风性能减低，使用寿命不如钢门。

3.2.3 下降式挡风门
下降式挡风门以安装在侧挡风板上的左右支架上的工字钢作为滑轨，钢丝绳拉动垂直挡风门。

门上的滚轮在滑轨内上下移动，实现挡风门的开闭动作。

挡风门开启时搁置在下方的支承座上。

挡风门闭合时由钢丝绳张紧支承在料斗后侧。

钢丝绳长期处于拉伸状态，影响使用寿命。

不工作时应尽量放置在支承座上。

3.2.4 转动式挡风门
转动式挡风门由左右2扇钢门组成。

钢门的转动轴上下各1个转动销，定位在各自的销座内。

电动推杆推动门的开闭。

后挡风门的开闭形式各异，应根据特定的条件选择合适的形式。

4套支承装置安装在料斗四角下方，用于支承料斗。

其中的2套装置中装有载荷传感器，用于料斗的称重，以便控制料斗内物料的重量，防止超载。

另2套为销轴
式支承装置。

称重装置按所选用的载荷传感器的形式，分为承压式和销轴式。

4.1 承压式称重装置
承压式载荷传感器顶部由球面与支承板接触，受力清晰，精度较高。

因接触面是球面，承受水平力的能力较弱。

特设的抑止装置，就是用于承受水平力，保护传感器。

亦可采用上下挡座组成的称重保护装置，承受水平力。

4.2 销轴式称重装置
用销轴式传感器替代销轴式支承装置中的销轴，即为销轴式称重装置。

由于4个
支承都采用销轴式，具有足够的承受水平载荷的能力，不必再设置其他的附加装置。

随着销轴式传感器精度的提高,此种形式得到广泛应用。

物料经料斗的出料口，进入振动给料机或皮带给料机，由给料机控制物料的给料量。

5.1 振动给料机
振动给料机的导料槽向前方倾斜。

电机驱动激振器强制料槽振动。

当振动的加速度的垂直分量大于重力加速度时，物料被抛起，在料槽上作滑动及抛掷运动，达到物料前移给料的目的。

安装振动给料机，可以直接悬挂在料斗的下方，也可以吊挂在专用支座上。

通过调整振动给料机前后悬垂绳链的长度来调整料槽的前倾角度，调整电机的激振频率，可以控制给料速度，达到生产率的要求。

有的振动给料机的料槽带有筛分装置，可将大块物料分离出来，防止堵塞，保护皮带机不受意外伤害。

5.2 皮带给料机
通过控制皮带速度可获得所需的给料速度。

机上需配置皮带机所需的各类保护装置。

如果皮带机设计成双向运行，可以实现向两条地面皮带供料的功能。

这时地面皮带之间的距离有一定的要求。

给料机输送的物料进入分叉漏斗，通过三通装置内的各种切换方法，物料进入按所需要的斜溜筒，向对应的地面皮带供料。

6.1 翻板式
电动推杆推动翻板在斗体内转动，改变物料的流向，实现2条皮带之间的切换。

翻板装置结构简单，切换迅速。

但在翻板与斗体之间容易产生积料，清理困难。

一旦翻板被堵塞，就会引起翻板不到位，甚至被损坏的后果。

6.2 摆动斗
为了克服翻板式切换的缺点，可采用摆动斗的切换方式。

摆动斗位于给料机和斗体之间。

物料经摆动斗下落时不接触斗体，杜绝了物料堵塞，卡死转动轴的现象。

摆动斗要能包容上斗，斜溜筒要包容摆动斗，各个斜面与水平面的夹角需符合要求。

斜溜筒的出料口设调节装置，调节进入地面皮带的物料的落料点，避免皮带跑偏。

必要时，斜溜筒下部可设振动电机，防止堵料。

物料经分叉漏斗的斜溜筒进入地面皮带机。

为减缓物料对地面皮带的冲击，一般在斜溜筒的下方设有导料槽和缓冲托辊装置。

地面皮带引入缓冲托辊组，缓冲托辊呈阶梯状，使地面皮带的引入平稳过渡。

两端的托辊组尽量接近地面皮带，但又要与地面皮带托辊的上表面保持一定的间隙，以免干涉。

在进入缓冲托辊的皮带上设置导料槽，将物料约束在皮带中部，防止跑偏。

除了在料斗上方设置喷淋装置喷水防尘外，物料在各装置之间转换时，都须有防尘措施。

在料斗的出料口装有防尘罩，在缓冲托辊的导料槽上安装防尘盖。

对于除尘有特殊要求，还可采用干式除尘的方法。

以上是卸船机卸料系统常见的配置。

遇到非典型的情况，需采用特殊的解决方案。

如果地面皮带机处于卸船机陆侧门框的外侧，可以设置机内转载皮带机将物料引至皮带上方卸料(见图5)。

在同一台卸船机上分别接卸两种特性差异较大的物料时，可以设置2个料斗，接卸对应的物料。

桥式抓斗卸船机以其技术成熟，结构可靠，高效低耗，成为散货运输中不可或缺的重要环节。

为了适应各种类型的物料和变化多端的地面转运系统，卸船机的卸料系统相应衍生出了各种各样的形式。

卸料系统的研制，就是要通过各种方案的对比，组合使用，设计出与实际需求相适应的产品，达到最优化的结果，满足卸船机整体性能要求。

张平： 200120，上海浦东南路360号5楼C座。